主な違い – 葉緑体とミトコンドリア
葉緑体とミトコンドリアは、細胞内に見られる 2 つのオルガネラです。葉緑体は、藻類や植物細胞にのみ見られる膜結合オルガネラです。ミトコンドリアは、真核細胞のような菌類、植物、動物に見られます。 主な違い 葉緑体とミトコンドリアの間はそれらの機能です。 葉緑体は、光合成と呼ばれるプロセスで太陽光を利用して糖を生成する役割を担っています。一方、ミトコンドリアは、細胞呼吸と呼ばれるプロセスでエネルギーを得るために糖を分解する細胞の発電所です。
この記事では、
1.葉緑体とは
– 構造と機能
2.ミトコンドリアとは
– 構造と機能
3.葉緑体とミトコンドリアの違いは何ですか
葉緑体とは
葉緑体は、藻類や植物の細胞に見られる色素体の一種です。光合成を行うためにクロロフィル色素が含まれています。葉緑体は、独自の DNA で構成されています。葉緑体の主な機能は、CO2 から有機分子であるグルコースを生成することです。 と H2 おお、日光の助けを借りて。
構造
葉緑体は、植物のレンズ型の緑色の色素として識別されます。直径は 3 ～ 10 μm、厚さは約 1 ～ 3 μm です。植物細胞は、細胞あたり 10 ～ 100 個の葉緑体を処理します。葉緑体のさまざまな形状が藻類に見られます。藻類細胞には、網状、カップ状、またはリボン状のらせん状の単一の葉緑体が含まれています。
図 1:植物の葉緑体構造
葉緑体には 3 つの膜システムが識別できます。それらは、外側の葉緑体膜、内側の葉緑体膜、およびチラコイドです。
外葉緑体膜
葉緑体の外膜は半多孔性で、小分子が容易に拡散します。しかし、大きなタンパク質は拡散できません。したがって、葉緑体が必要とするタンパク質は、外膜の TOC 複合体によって細胞質から輸送されます。
内葉緑体膜
内葉緑体膜は、物質の通過を調節することによって間質内の環境を一定に保ちます。タンパク質が TOC 複合体を通過した後、内膜の TIC 複合体を介して輸送されます。ストロミュールは、細胞質への葉緑体膜の突起です。
葉緑体間質は、葉緑体の 2 つの膜に囲まれた液体です。チラコイド、葉緑体 DNA、リボソーム、デンプン顆粒、および多くのタンパク質が間質に浮遊しています。葉緑体のリボソームは 70S であり、葉緑体 DNA によってコードされるタンパク質の翻訳を担っています。葉緑体 DNA は、ctDNA または cpDNA と呼ばれます。これは、葉緑体の核様体に位置する単一の環状 DNA です。葉緑体 DNA のサイズは約 120 ～ 170 kb で、4 ～ 150 の遺伝子と逆方向反復が含まれています。葉緑体 DNA は、二重置換ユニット (D ループ) を介して複製されます。葉緑体 DNA のほとんどは、内部共生遺伝子伝達によって宿主ゲノムに伝達されます。切断可能な輸送ペプチドが、葉緑体の標的化システムとして細胞質で翻訳されたタンパク質の N 末端に付加されます。
チラコイド
チラコイド系は、非常に動的な膜状の袋の集まりであるチラコイドで構成されています。チラコイドはクロロフィル a からなる 、光合成における光反応を担う青緑色の色素。クロロフィルに加えて、2 種類の光合成色素が植物に存在する可能性があります。黄橙色のカロテノイドと赤色のフィコビリンです。グラナは、チラコイドが一緒に配置されて形成されたスタックです。異なるグラナは間質チラコイドによって相互接続されています。 C4の葉緑体 植物や一部の藻類は、自由に浮遊する葉緑体で構成されています。
機能
葉緑体は、植物の葉、サボテン、茎に見られます。葉緑素からなる植物細胞は、葉緑体と呼ばれます。葉緑体は、日光の利用可能性に応じて向きを変えることができます。葉緑体は、CO2 を使用してグルコースを生成することができます と H2 光合成と呼ばれるプロセスで光エネルギーの助けを借りてO.光合成は、明反応と暗反応の 2 つの段階を経て進行します。
軽い反応
明反応はチラコイド膜で起こります。光反応では、水の分裂によって酸素が生成されます。光エネルギーは、NADP 還元と光リン酸化によって、それぞれ NADPH と ATP にも保存されます。したがって、暗反応の 2 つのエネルギー キャリアは ATP と NADPH です。光反応の詳細な図を 図 2 に示します。 .
図 2:光の反応
暗い反応
暗反応はカルビンサイクルとも呼ばれます。それは葉緑体の間質で発生します。カルビン回路は、炭素固定、還元、リブロース再生の 3 つの段階を経て進行します。カルビン回路の最終生成物はグリセルアルデヒド-3-リン酸であり、これは倍増してグルコースまたはフルクトースを形成します。
図 3:カルビン サイクル
葉緑体は、細胞のすべてのアミノ酸と窒素塩基をそれ自体で生成することもできます。これにより、サイトゾルからそれらをエクスポートする必要がなくなります。葉緑体は、病原体に対する防御のための植物の免疫応答にも関与しています。
ミトコンドリアとは
ミトコンドリアは、すべての真核細胞に見られる膜結合オルガネラです。細胞の化学エネルギー源である ATP は、ミトコンドリアで生成されます。ミトコンドリアは、オルガネラ内に独自の DNA も含んでいます。
構造
ミトコンドリアは、直径が 0.75 ～ 3 µm の豆のような構造です。特定の細胞に存在するミトコンドリアの数は、細胞の種類、組織、生物によって異なります。ミトコンドリア構造では、5 つの異なる構成要素を識別することができます。ミトコンドリアの構造を図 4 に示します。
図 4:ミトコンドリア
ミトコンドリアは、内膜と外膜の 2 つの膜で構成されています。
ミトコンドリア外膜
ミトコンドリアの外膜には、ポリンと呼ばれる内在性膜タンパク質が多数含まれています。トランスロカーゼは外膜タンパク質です。大きなタンパク質のトランスロカーゼ結合 N 末端シグナル配列により、タンパク質はミトコンドリアに入ることができます。ミトコンドリア外膜と小胞体との結合は、MAM (ミトコンドリア関連 ER 膜) と呼ばれる構造を形成します。 MAM は、カルシウム シグナル伝達を介して、ミトコンドリアと ER 間の脂質の輸送を可能にします。
ミトコンドリア内膜
ミトコンドリア内膜は、さまざまな方法で機能する 151 を超えるさまざまな種類のタンパク質で構成されています。ポリンがありません。内膜のトランスロカーゼのタイプは、TIC複合体と呼ばれます。膜間腔は、ミトコンドリアの内膜と外膜の間に位置しています。
ミトコンドリアの 2 つの膜で囲まれた空間をマトリックスと呼びます。多数の酵素を含むミトコンドリア DNA とリボソームがマトリックスに懸濁しています。ミトコンドリア DNA は環状分子です。 DNA のサイズは約 16 kb で、37 の遺伝子をコードしています。ミトコンドリアは、オルガネラにその DNA の 2 ～ 10 コピーを含む場合があります。ミトコンドリア内膜は、クリステと呼ばれるマトリックス内にひだを形成します。クリステは内膜の表面積を増加させます。
機能
ミトコンドリアは、呼吸と呼ばれるプロセスで細胞機能に使用する ATP の形で化学エネルギーを生成します。呼吸に関わる反応をまとめてクエン酸回路やクレブス回路と呼んでいます。クエン酸回路は、ミトコンドリアの内膜で発生します。細胞質ゾルで生成されたピルビン酸と NADH を、酸素の助けを借りてグルコースから酸化します。
図 5:クエン酸回路
NADH と FADH2 クエン酸回路で生成された酸化還元エネルギーのキャリアです。 NADH と FADH2 そのエネルギーを O2 に転送します 電子伝達系を通過します。このプロセスは、酸化的リン酸化と呼ばれます。酸化的リン酸化から放出されたプロトンは、ATPシンターゼによってADPからATPを生成するために使用されます。 図 6 に電子伝達系の図を示します。 生成された ATP は、ポリンを介して膜を通過します。
図 6:電子輸送チェーン
ミトコンドリア内膜の機能
- 酸化的リン酸化の実施
- ATP合成
- 輸送タンパク質を保持して物質の通過を調節する
- TIC コンプレックスを保持して輸送する
- ミトコンドリアの分裂と融合に関与
ミトコンドリアのその他の機能
- 細胞内の代謝の調節
- ステロイドの合成
- 細胞内シグナル伝達のためのカルシウムの貯蔵
- 膜電位調節
- シグナリングに使用される活性酸素種
- ヘム合成経路におけるポルフィリン合成
- ホルモンシグナル伝達
- アポトーシスの調節
葉緑体とミトコンドリアの違い
細胞の種類
葉緑体: 葉緑体は植物や藻類の細胞に見られます。
ミトコンドリア: ミトコンドリアはすべての好気性真核細胞に見られます。
色
葉緑体: 葉緑体は緑色です。
ミトコンドリア: 通常、ミトコンドリアは無色です。
形状
葉緑体: 葉緑体は円盤状の形をしています。
ミトコンドリア: ミトコンドリアは豆のような形をしています。
内膜
葉緑体: 内膜の折り畳みはストミュールを形成します。
ミトコンドリア: クリステを形成する内膜の折り畳み。
グラナ
葉緑体 :チラコイドは、グラナと呼ばれるディスクのスタックを形成します。
ミトコンドリア: クリステはグラナを形成しません。
コンパートメント
葉緑体: チラコイドと間質の 2 つのコンパートメントが識別できます。
ミトコンドリア: クリステとマトリックスの 2 つのコンパートメントがあります。
顔料
葉緑体: チラコイド膜には、クロロフィルとカロテノイドが光合成色素として存在します。
ミトコンドリア: ミトコンドリアには色素がありません。
エネルギー変換
葉緑体: 葉緑体は、太陽エネルギーをグルコースの化学結合に蓄えます。
ミトコンドリア: ミトコンドリアは糖を ATP という化学エネルギーに変換します。
原材料と最終製品
葉緑体: 葉緑体は CO2 を使用します と H2 O グルコースを構築するため。
ミトコンドリア: ミトコンドリアがグルコースをCO2に分解する と H2 O.
酸素
葉緑体: 葉緑体は酸素を放出します。
ミトコンドリア: ミトコンドリアは酸素を消費します。
プロセス
葉緑体: 光合成と光呼吸は葉緑体で行われます。
ミトコンドリア: ミトコンドリアは、電子伝達系、酸化的リン酸化、ベータ酸化、光呼吸の部位です。
結論
葉緑体とミトコンドリアはどちらも、エネルギー変換に関与する膜結合オルガネラです。葉緑体は、光合成と呼ばれるプロセスで、グルコースの化学結合に光エネルギーを蓄えます。ミトコンドリアは、グルコースに蓄えられた光エネルギーを、細胞プロセスで使用できる ATP の形で化学エネルギーに変換します。このプロセスは、細胞呼吸と呼ばれます。どちらのオルガネラも CO2 を利用しています そしてO2 彼らのプロセスで。葉緑体とミトコンドリアはどちらも、その主な機能以外に、細胞の分化、シグナル伝達、細胞死に関与しています。また、細胞の成長と細胞周期を制御します。両方のオルガネラは、内部共生によって生じたと考えられています。彼らは独自のDNAを持っています。しかし、葉緑体とミトコンドリアの主な違いは、細胞内での機能にあります。
参照:
1.「葉緑体」。フリー百科事典ウィキペディア、2017 年。2017 年 2 月 2 日にアクセス
2.「ミトコンドリア」。ウィキペディア、フリー百科事典、2017 年。2017 年 2 月 2 日にアクセス
